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背景:《中国心血管病报告2016》显示,我国有心肌梗死患者250万,心血管病死亡率居于首位,加强心血管疾病的防治刻不容缓。心梗的治疗关键在于尽早、尽量充分并且持续地恢复相关血管血流的灌注。修复内皮损伤、增加梗死区毛细血管数量,有助于恢复灌注、减少心肌梗死面积。内皮祖细胞(EPCs)是一种多能干细胞,能在心梗后从动员到外周血、归巢至受损部位并分化为成熟血管内皮细胞,促进血管内皮的修复,参与血管新生。Notch信号通路在内皮祖细胞的动员及分化中具有重要的作用。本课题组前期研究发现,鹿茸可提高心肾阳虚的心衰患者左室射血分数,可改善心梗后心衰大鼠的心功能及心室重构;鹿茸的主要成分鹿茸蛋白,能促进内皮祖细胞的增殖和迁移,增加细胞Notch信号通路相关蛋白。目的:本实验拟进行动物实验,多时间点观察、多浓度干预,进一步观察鹿茸对心梗大鼠心功能的影响;观察鹿茸对心梗大鼠内皮祖细胞的调控作用,并进而修复血管内皮损伤、促进血管新生;验证鹿茸通过Notch信号通路调节内皮祖细胞。即探讨鹿茸是否通过Notch信号通路-内皮祖细胞-内皮细胞三个层面的机制而发挥改善心梗大鼠心功能的作用。方法:实验一鹿茸对心梗大鼠心功能的修复作用:300只雄性SD大鼠,建立心梗模型,将手术组大鼠分为模型组、低浓度鹿茸组、中浓度鹿茸组、高浓度鹿茸组、马来酸依那普利组,假手术组不结扎冠脉其余相同。术后次日行心电图,标准12导联中I、AVL、V3~V6兼有V1或V2导联中同时出现Q波,视为成模。去掉死亡大鼠、剔除不成模型大鼠后,每组40只。术后灌胃4周,分别于术后第1天,第3天,1周末,2周末,4周末处死各组8只大鼠,行超声心动图评估心功能,ELISA法检测血清BNP,HE染色观察心肌病理改变、计算心肌梗死面积,电镜法观察心肌超微结构。实验二鹿茸调控心梗大鼠内皮祖细胞促进血管内皮修复、血管新生:在实验一的同时,流式细胞法检测不同时间点外周血中骨髓来源内皮祖细胞数量,免疫荧光双染法检测心梗边缘区的内皮祖细胞标记物CD133含量、内皮细胞标记物CD31标记的微血管密度,RT-PCR法检测心梗边缘区CD133含量,电镜观察心梗边缘区微血管内皮细胞形态。实验三鹿茸通过Notch信号通路调控内皮祖细胞:基于实验二的结果,选取心梗术后7天为鹿茸调控内皮祖细胞的最优时间点,给予最优浓度即高浓度鹿茸干预心梗大鼠,应用Notch信号通路的特异性阻断剂DAPT干涉通路。取40只雄性SD大鼠,建立急性心梗模型,将手术组大鼠分为模型组、高浓度鹿茸组、高浓度鹿茸+DAPT组,假手术组不结扎冠脉其余相同。流式细胞法检测外周血中骨髓来源内皮祖细胞数量,免疫荧光法检测心梗边缘区的内皮祖细胞标记物CD133含量、正在分化的内皮祖细胞数、CD31标记的微血管密度,Western-blot法检测各组心肌组织中Notch通路信号相关Jagged-1、Notch1、NICD和Hes1蛋白表达水平,荧光定量PCR法检测靶基因Hes1和Hey2 mRNA表达水平。结果:实验一鹿茸对心梗大鼠心功能的修复作用:1.心功能及结构修复:心梗术后7天、14天、28天,模型组射血分数(EF)、短轴缩短率(FS)比假手术组显著降低(p<0.01),模型组左室收缩末期内径(LVESD)、左室收缩末期容积(ESV)、左室舒张末期内径(LVEDD)、左室舒张末期容积(EDV)比假手术组显著升高(p<0.01),提示模型成功。心梗术后7天,低浓度鹿茸可升高心梗大鼠EF,降低ESV、EDV。中浓度、高浓度鹿茸、马来酸依那普利组可提高心梗大鼠EF、FS,降低LVESD、ESV、LVEDD、EDV。心梗术后14天、28天,中浓度、高浓度鹿茸、马来酸依那普利组,仍可提高心梗大鼠EF、FS,降低LVESD、ESV、LVEDD、EDV。低浓度鹿茸组有改善心功能的趋势但是差异无统计学意义。心梗后28天点,模型组血清BNP水平较假手术组升高(p<0.01),与模型组相比,中浓度鹿茸可降低血清BNP水平(p<0.05),高浓度鹿茸、马来酸依那普利可显著降低血清BNP水平(p<0.01)。2.病理形态修复:HE染色显示,在心梗后1天、3天、7天点,各鹿茸组和依那普利组大鼠比模型组炎症细胞浸润少,心梗后14天、28天点,各鹿茸组和依那普利组大鼠比模型组纤维增生程度减轻。心梗后28天,与模型组相比,中浓度、高浓度鹿茸、马来酸依那普利组可显著降低心肌梗死面积(p<0.05)。心梗后28天点心肌超微结构显示,模型组梗死区心肌细胞排列紊乱,心肌纤维结构匀减、结构不明显;线粒体肿胀增大、聚集,或空泡、数量减少。各药物组与模型组相比,超微结构的病理改变不同程度减轻。实验二鹿茸调控心梗大鼠内皮祖细胞促进血管内皮修复、血管新生:心梗术后外周血EPCs含量上升,3天达到一个小高峰,模型组高于假手术组(P<0.05);7天时,模型组仍然高于假手术组(P<0.05),与模型组相比,高浓度鹿茸可显著升高外周血EPCs含量(P<0.01);心梗后14天、28天外周血EPCs含量逐渐下降,各组无差异。大鼠心梗术后7天,模型组心梗边缘区的CD133含量高于假手术组(P<0.01),与模型组相比,高浓度鹿茸可升高心梗边缘区的CD133(P<0.01),14天这一趋势仍然存在。心梗后28天,模型组心梗边缘区的CD133含量高于假手术组(P<0.01),与模型组相比,高浓度鹿茸可升高心梗边缘区的CD133(P<0.05)。心梗后7天,模型组心梗边缘区CD31标记的微血管密度(MVD)高于假手术组(P<0.01),与模型组相比,高浓度鹿茸组可升高心梗边缘区MVD(P<0.01);心梗后14天、28天这一趋势仍然存在。心梗后28天,高浓度鹿茸组心梗边缘区微血管内皮细胞病理改变减轻,核肿胀较轻、管腔较大,基膜增厚不明显,形态好于模型组。实验三 鹿茸通过Notch信号通路调控内皮祖细胞:心梗7天后,模型组的外周血EPCs含量高于假手术组(P<0.05);高浓度鹿茸组的外周血EPCs高于模型组(P<0.01);高浓度鹿茸+DAPT组的外周血EPCs低于高浓度鹿茸组(P<0.05),高于模型组(P<0.05)。心梗7天后,模型组心梗边缘区CD133含量高于假手术组(P<0.01);高浓度鹿茸组的CD133高于模型组(P<0.01);高浓度鹿茸+DAPT组的大鼠心梗边缘区CD133与高浓度鹿茸组无差异,高于模型组(P<0.01)。心梗7天时,模型组心梗边缘区正在分化的内皮祖细胞高于假手术组(P<0.01),高浓度鹿茸组正在分化的内皮祖细胞高于模型组(P<0.01),高浓度鹿茸组+DAPT组分化的内皮祖细胞少于高浓度鹿茸组(P<0.01),高于模型组(P<0.01)。心梗7天后,模型组心梗边缘区CD31标记的微血管密度高于假手术组(P<0.01);高浓度鹿茸组的CD31标记的微血管密度高于模型组(P<0.01);高浓度鹿茸+DAPT组大鼠CD31标记的微血管密度含量少于高浓度鹿茸组(P<0.05),高于模型组(P<0.05)。心梗7天后,高浓度鹿茸组、高浓度鹿茸+DAPT组心梗边缘区Jagged-1蛋白表达高于模型组(P<0.01)。模型组心梗边缘区Notch1蛋白表达表达上升,高于假手术组(P<0.01),高浓度鹿茸组、高浓度鹿茸+DAPT组的Notch1高于模型组(P<0.05)。模型组心梗边缘区NICD蛋白表达表达上升,高于假手术组(P<0.05);高浓度鹿茸组的NICD高于模型组(P<0.01);高浓度鹿茸+DAPT组的NICD小于高浓度鹿茸组(P<0.01)。靶基因HES1的趋势与NICD一致。心梗7天后,模型组心梗边缘区靶基因Hes1的mRNA表达多于假手术组(P<0.01),高浓度鹿茸组的Hes1高于模型组(P<0.01),其作用可被DAPT 抑制(P<0.01)。Hey2 的趋势和 Hes1一致。结论:1.200 mg/(Kg·d)、400mg/(Kg·d)鹿茸可改善心梗大鼠心功能、减少心肌梗死面积、保护心肌细胞。2.400mg/(Kg·d)鹿茸可促进心梗大鼠内皮祖细胞动员,增加心梗边缘区内皮祖细胞标记物CD133含量、内皮细胞标记物CD31含量,修复血管内皮细胞损伤、促进血管新生。3.400mg/(Kg·d)鹿茸可增加 Notch 信号通路相关 Jagged1、Notch1、NICD、Hes1蛋白表达,增加Hes1、Hey2 mRNA表达以调控内皮祖细胞动员,并可能调控其分化。